El motor de un automóvil eléctrico no genera calor, por lo que los vehículos eléctricos deben utilizar sistemas de calefacción y refrigeración diseñados específicamente. Por otro lado, en todos los vehículos, sean eléctricos o de combustión, es fundamental mantener la temperatura adecuada en el habitáculo durante el invierno. No sólo por una cuestión de comodidad en la conducción, sino sobre todo por seguridad, ya que los cristales no deben empañarse ni escarcharse para no dificultar la visión.
Por todo ello, cada conductor debe saber cómo funciona el sistema de aire acondicionado de su vehículo, con el fin de poder usarlo de la manera adecuada.
Principios básicos del funcionamiento del aire acondicionado del coche
El sistema de aire acondicionado funciona en conjunto con el sistema de calefacción del automóvil, siendo responsable no solo de enfriar el interior en verano, sino también de calentar el aire en invierno.
El elemento común de ambos sistemas es el refrigerante que, según el modo de funcionamiento, recibe calor del calentador o se enfría en el radiador. La circulación del refrigerante a una presión tan alta como 17 bar es forzada por un compresor accionado por una correa acanalada, que a su vez transmite el impulso desde una polea en el cigüeñal del motor.
En el sistema de enfriamiento, el refrigerante entra en un condensador enfriado por un impulso de aire o un ventilador, cambiando de estado gaseoso a líquido. Desde allí, el líquido se transporta a un deshumidificador y luego a una válvula de expansión, donde se transforma en un gas a -4 °C. Posteriormente, dicho gas enfría el evaporador, a través del cual fluye el aire que entra en la cabina.
Por otro lado, en modo de calefacción el mismo refrigerante coge calor del motor y lo transfiere al calentador, el cual calienta el aire que fluye a través de él. Un ventilador impulsado por motor es responsable de introducir aire frío o caliente en la cabina.
Sabiendo cómo funciona el aire acondicionado en un coche de combustión, es más fácil entender el principio de este sistema en los coches eléctricos.
Sistema de aire acondicionado en un coche eléctrico: ¿cuál es la diferencia?
El motor eléctrico no emite calor, pero esto no significa que no haya calefacción en el coche. El mecanismo de funcionamiento de los sistemas de refrigeración y calefacción de los coches eléctricos no es, realmente, muy diferente de los que se encuentran en los coches de combustión.
La principal diferencia es la fuente de alimentación del compresor, que en los coches eléctricos es la batería, y no el cigüeñal como ocurre en los de combustión.
Los compresores de los vehículos eléctricos tienen su propio motor eléctrico incorporado, un inversor que convierte la corriente continua extraída de la batería en corriente alterna (CA) y un separador, el cual impide que el aceite del compresor se mezcle con el refrigerante.
Una de las ventajas de los coches eléctricos es que, como el compresor se alimenta directamente de la batería, se puede hacer funcionar el acondicionador de aire mientras el coche está estacionado, con el motor apagado.
En los coches eléctricos nuevos también se puede encontrar un sistema de calefacción basado en una bomba de calor, de funcionamiento similar a los que se utilizan en hogares y edificios.
La bomba de calor puede funcionar tanto en modo de calefacción como de refrigeración. En modo calefacción, el aire caliente que se produce se inyecta directamente en la cabina. Por el contrario, en modo refrigeración se dirige a un condensador, seguido de un deshumidificador, una válvula de expansión y un evaporador. La bomba de calor funciona también con una batería de iones de litio mediante un inversor.
¿Cómo calentar el interior de un coche eléctrico?
La desventaja es que encender la calefacción del coche aumenta la demanda energética del compresor, lo que en el caso de los coches eléctricos supone una descarga más rápida de la batería.
Para evitar que la batería se descargue demasiado pronto, impidiéndonos recorrer los kilómetros que necesitamos sin recargar, es recomendable precalentar el interior del automóvil antes de salir a la carretera. Lo mejor es conectarlo a un cargador o, si eso no es posible, estacionar el coche en un lugar soleado.
Otra buena idea es activar el modo económico mientras se conduje, ya que se reduce al mínimo el consumo de energía de los sistemas individuales. Si el automóvil está equipado con asientos y volante con calefacción, se puede ajustar la temperatura interior al nivel más bajo u optar por no calentar el automóvil.
Sin embargo, el consumo de energía para calentar el habitáculo no solo depende de una buena gestión de la energía, la velocidad de conducción y la temperatura de funcionamiento de la batería. También juegan un papel importante el tipo de calefacción y el aislamiento del habitáculo del coche.
El uso de calentadores de ventilador
Hay varios tipos diferentes de calefacción en los coches eléctricos, pero el más común es un calentador eléctrico conectado a un ventilador. Aunque la potencia de tales calentadores es en su mayoría baja, de 2 a 4 kW, en temperaturas por debajo de 0º se acelera, en gran medida, el proceso de descarga de la batería.
Las pruebas realizadas por la American Automotive Association demostraron que, en condiciones de temperatura por debajo de -7 °C, la autonomía media de un coche eléctrico se reduce hasta la mitad, en comparación con las condiciones óptimas de 24 °C.
Este problema no se da en regiones con condiciones climáticas cálidas. No obstante, en el norte de Europa o América, por ejemplo, donde a veces hay inviernos muy duros, el uso de este tipo de calefacción en el coche puede hacer imposible realizar viajes de larga distancia.
Ventajas y desventajas de una bomba de calor en el automóvil
La bomba de calor es un tipo de calefacción cada vez más habitual en los coches eléctricos. Al comprimir y expandir correctamente el medio de calefacción, la energía térmica gratuita extraída del exterior se puede utilizar para calentar la cabina del vehículo.
Las pruebas en condiciones invernales han demostrado que la bomba de calor requiere menos energía que un sistema tradicional con un calentador eléctrico. Aunque solamente dentro de un cierto rango de temperaturas exteriores.
A temperaturas entre 0 y 10°C, se estima que la bomba de calor consume alrededor de 1 kW de energía, por lo que ahorra 1-2 kW por cada hora de funcionamiento. A temperaturas más bajas, la situación cambia en perjuicio de la bomba de calor.
También se suele enfatizar que la bomba de calor es solo una buena solución si el automóvil se usa para conducir en la ciudad, y además tiene una batería con una capacidad relativamente pequeña. Si el coche va a recorrer distancias más largas, es más rentable invertir en un modelo con una batería de mayor capacidad y un sistema basado en un calentador de resistencia tradicional.
Calentador de alto voltaje: ¿qué es y cómo funciona?
El calentador de alto voltaje (HVH) es un dispositivo de tamaño pequeño y un peso de solo 2,7 kg. Sin embargo, es muy eficiente. A diferencia de las bombas de calor, esta tecnología se basa en un modelo de calentamiento de agua, en lugar de calentamiento de aire.
Se puede utilizar tanto para mantener una temperatura agradable en la cabina, como para precalentar o enfriar el motor de tracción. El calentador HVH está diseñado para operar en una amplia gama de voltajes de suministro de 100 a 450 V, mientras que su potencia de calentamiento máxima es de hasta 7 kW.
La alta eficiencia de esta solución la hace aplicable a vehículos grandes, como camiones y autobuses. La aplicación más común de esta tecnología es la calefacción eléctrica de estacionamiento de la cabina del conductor, que se usa en sobre todo en camiones. Aunque también se utiliza con éxito en algunos automóviles de pasajeros.
El diseño de automóviles combina cada vez más todas estas tecnologías, o bien utiliza las soluciones más completas posibles para proporcionar los mayores beneficios.
Los materiales aislantes y la autonomía de un coche eléctrico
Un aspecto muy importante desde el punto de vista de mantener una temperatura confortable en la cabina del vehículo es no solo producir calor o frío de manera eficiente, sino también retenerlo donde se necesita.
En este sentido, los componentes de automoción fabricados con Polipropileno Expandido (EPP) presentan un excelente aislamiento térmico, resistencia a impactos y deformaciones y un peso mínimo.
Hoy en día, el EPP se ha convertido en un material líder, que es ampliamente utilizado por los fabricantes de asientos para automóviles. Entre otras cosas, se usa para fabricar rellenos de asientos, reposacabezas, reposabrazos o paneles de puertas de automóviles, e incluso componentes de carrocería para seguridad pasiva.
La excelente moldeabilidad y propiedades eléctricas de este material hace que se utilice en la fabricación de las cajas de las baterías de los coches eléctricos. Los componentes de la batería moldeados protegen las células sensibles de temperaturas extremas, sobretensiones y daños mecánicos. Por lo tanto, permiten aumentar la autonomía y la seguridad de los coches eléctricos de muchas formas.